[논문 리뷰] The radial distribution of OB star formation in the Galaxy

L. Bronfman, Simón Casassus외 2명|arXiv (Cornell University)|2000. 06. 07.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 우주선 형성과 관련된 조밀한 분자가스 코어의 첫 번째 완전한 은하계 조사로, CS(2-1) 선 관측을 통해 잠재된 거대 별을 추적한다. 결과적으로 거대 별 형성의 피크는 0.55 R⊙에서 발생하며, 가우시안 FWHM는 0.28 R⊙이며, H₂ 층보다 62% 두껍지 않으며, 남반부 은하에서는 북반부보다 단위 H₂ 질량당 2.4배 높은 효율을 보이며, 이는 고질량 별 형성 효율에 있어서 강한 반경 및 앙도 비대칭성을 시사한다.

ABSTRACT

We present the azimuthally averaged radial distribution of 748 regions of OB star formation in the whole galactic disk, based on our previous CS(2-1) survey of UC H II regions. Embedded massive stars produce a total FIR luminosity of 1.39E8 Lsun within the range 0.2

연구 동기 및 목표

• 적외선 방출을 통해 거대 별 형성의 전체 은하수 디스크를 감싸는 반경 방향 분포를 유도하기 위해 FIR 빛줄기 밝기를 추적자로 사용한다.
• CO 조사에서 유도된 분자 수소(H₂) 표면 밀도와의 공간 분포를 비교한다.
• 은하 중심 반경과 은하 분위에 따라 단위 H₂ 질량당 거대 별 형성 효율을 조사한다.
• 거대 별 형성 층의 척도 길이와 두께를 분자 가스 디스크에 비해 결정한다.

제안 방법

• 연구는 우주선 형성 영역 748개의 완전한 샘플을 사용하며, 이는 초박화된 H II 영역과 관련된 조밀한 가스 코어에서의 CS(2-1) 선 방출을 통해 식별되었다.
• FIR 빛줄기는 잠재된 OB 별의 먼지 재방출을 통해 유도되며, IRAS 복사계수와 CS(2-1) 선 프로파일의 운동 거리 측정치를 사용한다.
• FIR 빛줄기의 반경 방향 분포는 앙도 평균화되어 CO(1-0) 조사에서 유도된 H₂ 표면 밀도 분포와 비교된다.
• 은하 위도의 수직 분포의 FWHM를 통해 별 형성 층의 두께를 측정하고, H₂ 디스크 두께와 비교한다.
• 외부 은하에서 FIR 표면 빛줄기와 H₂ 표면 밀도의 감쇠에 대한 지수 척도 길이를 유도한다.
• 단위 H₂ 질량당 별 형성 효율은 FIR 표면 빛줄기와 H₂ 표면 밀도의 비율로 계산되며, 반경 및 앙도 구간에서 분석된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 거대 별 형성의 피크는 은하수 디스크 어디에 위치해 있으며, 그 반경 범위는 분자 가스의 것과 어떻게 비교되는가?
• RQ2 은하수 전체에 걸쳐 거대 별 형성 층의 두께는 분자 가스 디스크 두께와 어떻게 비교되는가?
• RQ3 단위 H₂ 질량당 별 형성 효율의 반경 의존성은 무엇이며, 북반부와 남반부 간에 차이가 나는가?
• RQ4 외부 은하에서 FIR 표면 빛줄기와 H₂ 표면 밀도의 지수 척도 길이는 어떻게 다른가?
• RQ5 유사한 반경에서 남반부에서는 북반부보다 별 형성 효율이 더 높은 이유는 무엇인가?

주요 결과

• 은하수 디스크(0.2 ≤ R/R⊙ ≤ 2.0)에서의 거대 별 형성에 의한 총 FIR 빛줄기는 1.39 × 10⁸ L⊙이며, 이 중 81%는 태양 원궤도 이내에서 발생한다.
• FIR 빛줄기의 반경 방향 분포는 R = 0.55 R⊙에서 피크를 보이며, 가우시안 FWHM는 0.28 R⊙이다. 이는 H₂ 표면 밀도(FWHM = 0.52 R⊙)보다 훨씬 좁다.
• 태양 원궤도 내에서 거대 별 형성 층의 FWHM 두께는 73 pc이며, H₂ 디스크 두께(118 pc FWHM)의 62%에 해당한다.
• 외부 은하에서의 면대면 FIR 표면 빛줄기는 지수적으로 감쇠하며 척도 길이는 0.21 R⊙이며, H₂ 표면 밀도(0.34 R⊙ 척도 길이)보다 더 급격히 감쇠한다.
• 단위 H₂ 질량당 별 형성 효율은 R ≈ 0.55 R⊙에서 최고에 도달하며, 남반부에서는 0.41 L⊙/M⊙, 북반부에서는 0.21 L⊙/M⊙, 태양 원궤도 내 평균은 0.18 L⊙/M⊙이다.
• 남반부에서는 R ≈ 0.55 R⊙에서 북반부보다 단위 H₂ 질량당 별 형성 효율이 2.4배 높으며, 이는 고질량 별 형성 효율에 있어서 중요한 앙도 비대칭성을 시사한다.